煤粉燃烧过程中NOx生成的数值模拟

本文提出用有限反应速率２阶矩封闭模型来模拟湍流对煤燃烧过程中ＮＯｘ生成的影响。     

直方槽道中重力对颗粒相二次流的影响

采用Eulerian／Lagrangian方法模拟直方槽道中气粒两相流动过程。气相采用大涡模拟方法,直接求解大尺度涡运动,小尺度涡采用标准的Smagorinsky亚格子模式模拟,壁面采用幂次率应力模型代替无滑移边界条件。颗粒相采用轨道模型求解。大涡模拟预报的气相平均速度与DNS结果相吻合。结果表明,在直方槽道流向截面,气相存在二次流现象。受气相二次流的作用,颗粒相也存在类似于气相的二次流现象,并考察了重力对颗粒相二次流的影响。     

颗粒流的动力学模型在催化裂化中的应用(Ⅱ)--催化剂的流动特征及产品浓度沿程分布

运用已经建立的催化裂化反应的数学模型和模型边界条件及求解方法,结合炼油厂工业提升管的实际操作参数,模拟预测了催化裂化提升管反应器内催化剂颗粒的流场特征和原料油反应产物的浓度及气粒两相平均温度的沿程分布特征。模拟结果表明,由于原料油射流的影响,提升管反应器内催化剂颗粒的流动特征非常复杂,在喷嘴附近的催化剂颗粒存在明显的滑落返混;裂化产物浓度沿提升管存在非均匀分布;气粒两相间温差在喷嘴附近显著,在中上部气粒两相温度几乎相等     

提升管反应器固两相流动反应模型及数值模拟

在气固两相湍流流动模型和细致的催化裂化反应动力集合模型基础上，全面系统地考虑两相流动，传质，传热、反应等复杂因素，建立了催化裂化提升管反应器三维气固两相流动反应模型，形成了相应的数值解法，编制了大型的模拟计算程序，并以此对工业提升管反应器进行数值模拟研究，展示其内部流动，传热，传质及反应等化学工程细节。     

催化裂化提升管反应器气液固3相流动反应的数值模拟Ⅲ.流动传热及反应的数值模拟

在对工业提升管反应器气液固３ 相系统的数值模拟,得到原料液雾流动与气化状况的基础上,获得了气固两相的速度场、温度场和浓度场的详细信息, 并与两相模型的相应结果进行了对比。模拟结果表明, 提升管下部是最复杂的部分,气固两相流场、湍动能以及催化剂颗粒浓度场在轴向、径向和圆周方向都存在着较大的梯度。气固两相温度分布在３ 个坐标方向上是非常不均匀的, 但两相温差除喷嘴附近外均较小,反应结果表现出类似的不均匀分布形态。出口处反应温度和气相各组分浓度的计算值与工业数据吻合较好,说明模型对工业催化裂化提升管反应器流动反应状况的良好预测性,也验证了本研究的合理性和可靠性。与两相模型的结果对比发现, 各物理量的空间分布形态基本一致, 但在进料区域因对进料的模化方法不同而有一定差异。由于３相模型较真实地体现了原料气化过程及其影响,且出口计算结果更接近工业数据,故其预测性、合理性和可靠性都优于气固两相流动模型。     

提升管反应器气固两相流动反应模型及数值模拟Ⅳ.进料段消除回流的数值模拟

由已建立的催化裂化提升管反应器流动反应模型及其程序对提升管反应器进料段改进操作、优化流动状况等方面进行了数值模拟研究，从气固两相流动机理对提升管进料段内的流动状态进行了分析，从而可定量地掌握这一过程操作改进的实质。结果表明，提高预提升蒸汽量，可改善提升管反应器进料段内的流动状态。优化气固两相的接触，减少回流引起的油气与催化剂的返混，且随着预提升蒸汽量的提高，轻质油收率增加，气体和焦炭产率下降，产物分布得到改善。     

热法磷酸塔内流动与燃烧过程的数值模拟

在全面考虑燃磷塔内燃的燃烧、湍流流动及辐射传热等物理机制的基础上,给出了燃烧塔内磷燃烧过程的数学模型和数值模拟方法。针对云南省磷化工中试基地所提供的燃磷塔的设计结构,进行了磷燃烧过程的数值模拟;模拟结果给出了燃磷塔内的速度场、温度场和各组分浓度场,所预报的壁面热流值与现场试验结果符合较好。     

填料塔中氨水吸收二氧化碳的传质性能

在填料塔中对氨水吸收二氧化碳的传质性能进行了实验研究,测定了填料塔单位体积的有效传质面积aV,气相传质系数kG和体积总传质系数KGaV等,实验结果表明,随着气体流量增加,aV值略有上升,kGaV和kG值明显增大;体积总传质系数KGaV值也随着气体流量和氨水浓度的升高而增大。在总传质阻力中,气膜阻力所占比例相对较小,氨水吸收二氧化碳的过程主要受液膜阻力的控制。     

旋风炉内气相燃烧及两相流动的数值模拟

在有反应两相流动及煤粉燃烧的全双流体模型（ＰＴＦ模型,ｐｕｒｅ ｔｗｏ－ｆｌｕｉｄ ｍｏｄｅｌ）基础上,采用修正的ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,对旋风炉内的湍流气相燃烧（甲烷和一氧化碳的燃烧）及在气相燃烧条件下的两相流动进行了数值模拟研究,模拟结果表明,在有燃烧的情况下,在旋风炉的底部存在近壁回流区,该回流区有利于火焰稳定,气粒两相切向速度分布具有类似的Ｒａｎｋｉｎｅ涡结构,该研究为煤粉燃烧的数值模拟     

颗粒动力学模型的建立

催化裂化提升管反应器内原料油和催化剂颗粒间存在强烈地传质、传热和动量传递,同时进行着复杂地裂化反应,描述流化状态的催化剂颗粒流动特征非常困难,而它对裂化反应的影响又至关重要,因此人颗粒速度分布函数出发,推导出催化剂颗粒相流动方程结合油气湍流流动、耦合集总动力学模型,得到了催化裂化提升管反应器数学模型,为进步研究提升管内的反应特征和反应历程提供了有力手段。